專利名稱：一種非侵入式聲波測量溫度的方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及溫度測量領(lǐng)域，尤其涉及一種非侵入式聲波測量溫度的方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
對于工業(yè)鍋爐來說，其燃燒的基本要求在于建立和保持穩(wěn)定的燃燒火焰。燃燒不穩(wěn)定不僅會降低鍋爐的熱效率、產(chǎn)生污染物和噪聲，而且在極端情況下，還會引起鍋爐爐膛滅火，如果處理不當(dāng)會誘發(fā)爐膛爆燃，造成安全事故。另外，工業(yè)燃燒過程具有瞬態(tài)變化、隨機湍流、設(shè)備尺寸龐大、環(huán)境惡劣等特征，這些都給有關(guān)熱物理量場參數(shù)的在線測量帶來了困難，難以獲得描述實際燃燒過程的熱物理量場參數(shù)。特別是溫度分布的測量很困難，導(dǎo)致燃燒調(diào)整得不到可靠的依據(jù)，燃燒優(yōu)化運行無法實現(xiàn)。傳統(tǒng)測溫手段的局限是DCS (分散控制系統(tǒng))所能監(jiān)視到的僅是火焰有和無的信息；火焰視頻可以直接觀察爐膛火焰圖像，但僅提供了定性的火焰有/無和一定的火色信息，沒有定量的溫度信息；煙溫探針僅在啟動過程中監(jiān)視爐膛出口煙溫，但不能完成全負荷工況監(jiān)視。因此，需要提供一種非侵入式聲波測量溫度的方法及系統(tǒng)以解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決該問題，本發(fā)明公開了一種非侵入式聲波測量溫度的方法，所述方法包括以下步驟(1)通過高壓氣體在鍋爐中產(chǎn)生聲源；( 由導(dǎo)波器接收聲波并將聲波傳遞給傳聲器，并通過放大器將聲波放大；C3)通過信號電纜傳送上述聲波；(4)將上述聲波通過數(shù)據(jù)采集卡接入計算機，以獲得聲波在鍋爐的爐膛中傳播的時間t ； (5)根據(jù)下述公式計算出爐膛中的溫度T :
V = d/t 二 yjrRT/M^①
ZjN2T= — χ 106 —273.16②
⑷其中v-聲波在某種氣體中的聲速；d-聲波傳播距離；t-聲波飛行時間；r-氣體絕熱指數(shù)；R-氣體常數(shù)；T-絕對溫度；M-氣體分子量。較佳地，所述高壓氣體的壓力在6MPa以上。較佳地，所述鍋爐上設(shè)置有多個聲源。較佳地，在獲得溫度T后，進一步擬合出溫度場等溫線圖、路徑平均溫度、區(qū)塊平均溫度。本發(fā)明還公開了一種非侵入式聲波測量溫度的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括導(dǎo)波管、傳聲器、前置放大器、信號電纜、控制線、電磁閥、現(xiàn)場控制柜、數(shù)據(jù)采集卡、現(xiàn)場工控機和中心監(jiān)控系統(tǒng)，所述導(dǎo)波管安裝在被測高溫裝置的檢測口處，在所述導(dǎo)波管上設(shè)置有所述傳聲器， 所述前置放大器與所述傳聲器連接，用以對所述聲波進行放大，所述信號電纜與所述前置放大器連接以將所述聲波接入所述數(shù)據(jù)采集卡，然后接入所述現(xiàn)場工控機，所述現(xiàn)場工控機以及所述控制線還與所述現(xiàn)場控制柜連接，所述現(xiàn)場控制柜和所述中心監(jiān)控系統(tǒng)連接以進行監(jiān)控，所述導(dǎo)波管上開孔并連接有所述電磁閥，以對進入的高壓氣體進行控制。較佳地，所述導(dǎo)波管中通入高壓氣體，以產(chǎn)生聲源。較佳地，所述現(xiàn)場工控機通過上面的公式計算出爐膛中的溫度T。根據(jù)本發(fā)明的非侵入式聲波測量溫度的方法及系統(tǒng)，實時確定被測對象內(nèi)部燃燒場的空間溫度分布狀態(tài)；非侵入式、全自動化不需日常維護，可長期穩(wěn)定、可靠地工作。在發(fā)明內(nèi)容部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在具體實施方式
部分中進一步詳細說明。本發(fā)明內(nèi)容部分并不意味著要試圖限定出所要求保護的技術(shù)方案的關(guān)鍵特征和必要技術(shù)特征，更不意味著試圖確定所要求保護的技術(shù)方案的保護范圍。以下結(jié)合附圖，詳細說明本發(fā)明的優(yōu)點和特征。


圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的非侵入式聲波測量溫度系統(tǒng)的示意圖。
具體實施例方式在下文的描述中，給出了大量具體的細節(jié)以便提供對本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的是，本發(fā)明可以無需一個或多個這些細節(jié)而得以實施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進行描述。為了徹底了解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳細的結(jié)構(gòu)。顯然，本發(fā)明的施行并不限定于本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟習(xí)的特殊細節(jié)。本發(fā)明的較佳實施例詳細描述如下，然而除了這些詳細描述外，本發(fā)明還可以具有其他實施方式。以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例做詳細描述。首先，本發(fā)明公開了一種非侵入式聲波測量溫度的方法，該方法包括以下步驟1、通過高壓氣體在鍋爐中產(chǎn)生聲源。該高壓氣體的壓力較佳地在6MPa以上。在一個例子中，所述聲源有多個。2、由導(dǎo)波器接收聲波并將聲波傳遞給傳聲器，并通過放大器將聲波放大；3、通過信號電纜傳送上述聲波；4、將上述聲波通過數(shù)據(jù)采集卡接入計算機，以獲得聲波在在鍋爐的爐膛中傳播的時間t，即聲波發(fā)射裝置和接收裝置之間的傳播時間。5、根據(jù)下述公式計算出爐膛中的溫度V ^dlt = ^jrRTIM
(d\權(quán)利要求
1. 一種非侵入式聲波測量溫度的方法，所述方法包括以下步驟(1)通過高壓氣體在鍋爐中產(chǎn)生聲源；(2)由導(dǎo)波器接收聲波并將聲波傳遞給傳聲器，并通過放大器將聲波放大；(3)通過信號電纜傳送上述聲波；(4)將上述聲波通過數(shù)據(jù)采集卡接入計算機，以獲得聲波在鍋爐的爐膛中傳播的時間其中V-聲波在某種氣體中的聲速；d-聲波傳播距離；t-聲波飛行時間；r_氣體絕熱指數(shù)；R-氣體常數(shù)；T-絕對溫度；M-氣體分子量。
2.按照權(quán)利要求1所述的非侵入式聲波測量溫度的方法，其特征在于，所述高壓氣體的壓力在6MPa以上。
3.按照權(quán)利要求1所述的非侵入式聲波測量溫度的方法，其特征在于，所述鍋爐上設(shè)置有多個聲源。
4.按照權(quán)利要求3所述的非侵入式聲波測量溫度的方法，其特征在于，在獲得溫度T 后，進一步擬合出溫度場等溫線圖、路徑平均溫度、區(qū)塊平均溫度。
5.一種非侵入式聲波測量溫度的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括導(dǎo)波管、傳聲器、前置放大器、信號電纜、控制線、電磁閥、現(xiàn)場控制柜、數(shù)據(jù)采集卡、現(xiàn)場工控機和中心監(jiān)控系統(tǒng)，所述導(dǎo)波管安裝在被測高溫裝置的檢測口處，在所述導(dǎo)波管上設(shè)置有所述傳聲器，所述前置放大器與所述傳聲器連接，用以對所述聲波進行放大，所述信號電纜與所述前置放大器連接以將所述聲波接入所述數(shù)據(jù)采集卡，然后接入所述現(xiàn)場工控機，所述現(xiàn)場工控機以及所述控制線還與所述現(xiàn)場控制柜連接，所述現(xiàn)場控制柜和所述中心監(jiān)控系統(tǒng)連接以進行監(jiān)控，所述導(dǎo)波管上開孔并連接有所述電磁閥，以對進入的高壓氣體進行控制。
6.按照權(quán)利要求5所述的非侵入式聲波測量溫度的系統(tǒng)，其特征在于，所述導(dǎo)波管中通入高壓氣體，以產(chǎn)生聲源。
7.按照權(quán)利要求5所述的非侵入式聲波測量溫度的系統(tǒng)，其特征在于，所述現(xiàn)場工控機通過下述公式計算出爐膛中的溫度T V = d/t = yjrRT/M T= — xlO6 -273.16②(5)根據(jù)下述公式計算出爐膛中的溫度TV = d/t = ^IrRT/M 其中V-聲波在某種氣體中的聲速；d-聲波傳播距離；t-聲波飛行時間；r_氣體絕熱指數(shù)；R-氣體常數(shù)；T-絕對溫度；M-氣體分子量。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種非侵入式聲波測量溫度的方法，所述方法包括以下步驟(1)通過高壓氣體在鍋爐中產(chǎn)生聲源；(2)由導(dǎo)波器接收聲波并將聲波傳遞給傳聲器，并通過放大器將聲波放大；(3)通過信號電纜傳送上述聲波；(4)將上述聲波通過數(shù)據(jù)采集卡接入計算機，以獲得聲波在鍋爐的爐膛中傳播的時間t；(5)計算出爐膛中的溫度T。本發(fā)明還公開了一種非侵入式聲波測量溫度的系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的非侵入式聲波測量溫度的方法及系統(tǒng)，實時確定被測對象內(nèi)部燃燒場的空間溫度分布狀態(tài)；非侵入式、全自動化不需日常維護，可長期穩(wěn)定、可靠地工作。
文檔編號G01K11/24GK102410885SQ201110240978
公開日2012年4月11日 申請日期2011年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月22日
發(fā)明者楊高利, 蔣培 申請人:楊高利, 蔣培